Procédé et dispositif de transmission de données entre deux réseaux sécurisés de type Ethernet à travers un réseau routé

Abstract

 Ce procédé de transmission de données entre un réseau de départ et un réseau de destination à travers un réseau de transit comprend, lors d'une transmission de données comprises dans au moins une trame d'une couche de liaison de données :
- une encapsulation (44) de la trame dans au moins un paquet d'une couche de réseau compatible avec le réseau de transit, et
- une transmission (54) du ou de chaque paquet vers le réseau de destination.
Chaque paquet est un paquet sécurisé, et l'étape (44) d'encapsulation comprend les étapes suivantes :
- génération (46) d'au moins un entête d'encapsulation de sécurité,
- formation d'au moins un paquet d'encapsulation comprenant au moins un entête d'encapsulation de sécurité et ladite trame ou un fragment de ladite trame,
- formation du ou de chaque paquet sécurisé par application (48, 50) d'au moins une protection cryptographique au ou à chaque paquet d'encapsulation.

Description

[0001] La présente invention concerne un procédé de transmission de données sur un canal de communication entre au moins un réseau de départ et un réseau de destination à travers un réseau de transit d'un niveau de sécurité différent des réseaux de départ et de destination, comprenant, lors d'une transmission, du réseau de départ vers le réseau de destination au travers du réseau de transit, de données comprises dans au moins une trame d'une couche de liaison de données, la trame comprenant au moins un entête et une charge utile :

• une étape d'encapsulation de la trame dans au moins un paquet d'une couche de réseau de niveau 3 du modèle OSI, compatible avec le réseau de transit, et
• une étape de transmission du ou de chaque paquet vers le réseau de destination à travers le réseau de transit.

[0002] Elle s'applique en particulier à la transmission de données entre deux réseaux commutés sécurisés, par exemple deux réseaux Ethernet d'une entreprise, à travers un réseau routé public, par exemple le réseau Internet.

[0003] Au sein d'un réseau sécurisé commuté tel qu'un réseau de type Ethernet, les données sont échangées entre les différentes terminaux sous forme de trames de la couche 2 du modèle OSI, c'est-à-dire la couche de liaison, par exemple selon le protocole Ethernet. De telles trames ne peuvent circuler telles quelles sur un réseau public routé, par exemple sur un réseau de type IP, car elles ne comprennent aucune information de niveau 3 du modèle OSI, c'est-à-dire de la couche réseau de ce modèle.

[0004] Ce cloisonnement, s'il permet d'assurer qu'aucune donnée sensible ne sorte du réseau sécurisé et ne transite sur un réseau externe de niveau de sécurité plus faible, empêche également l'échange de données entre deux réseaux sécurisés distants, par exemple entre deux réseaux sécurisés distants d'une même entreprise, à travers un réseau de transit routé.

[0005] On connaît du document WO 2008/039468 A2 un procédé d'encapsulation de trames Ethernet dans des trames Ethernet sécurisées, de manière à sécuriser l'échange de ces trames Ethernet entre deux réseaux de type Ethernet à travers un réseau de transit également de type Ethernet.

[0006] Cependant, ce procédé ne permet pas l'échange de trames Ethernet à travers un réseau routé, car les trames Ethernet sécurisées obtenues ne comprennent aucune information de niveau 3. De plus, la protection apportée aux trames Ethernet par ce procédé ne permet pas de fournir une anonymisation des échanges entre les deux réseaux Ethernet, les identités des terminaux source et destination de ces échanges restant visibles. Ce procédé ne permet pas non plus de protéger les trames échangées contre des attaques issues du réseau de transit, notamment contre des attaques sur l'entête d'encapsulation comprenant des données de sécurité. De telles attaques peuvent entraîner une indisponibilité sur les flux empêchant ainsi deux réseaux protégés de s'échanger des données.

[0007] Pour permettre un échange sécurisé entre deux réseaux commutés sécurisés à travers un réseau routé public, il est connu de placer, sur chacun des réseaux commutés, un chiffreur, et de mettre en place entre ces deux chiffreurs une architecture spécifique, destinée à créer un sous-réseau virtuel entre ces deux chiffreurs, les deux chiffreurs communiquant comme s'ils étaient sur un même réseau Ethernet. Cependant, cette solution est très restrictive en terme d'emploi et très coûteuse. Notamment, une telle architecture permet uniquement de créer une liaison point-à-point entre au plus deux chiffreurs, et impose la création d'une infrastructure spécifique entre ces deux chiffreurs.

[0008] L'invention a donc pour but de permettre un échange sécurisé entre au moins deux réseaux commutés distants à travers un réseau routé de niveau de sécurité plus faible, dont la mise en place soit à la fois moins coûteuse et plus souple que les échanges selon l'état de la technique.

[0009] A cette fin, l'invention a pour objet un procédé de transmission du type précité, caractérisé en ce que le ou chaque paquet est un paquet sécurisé et en ce que l'étape d'encapsulation comprend les étapes suivantes :

• génération d'au moins un entête d'encapsulation de sécurité,
• formation d'au moins un paquet d'encapsulation comprenant au moins le ou un des entête(s) d'encapsulation de sécurité et ladite trame ou un fragment de ladite trame,
• formation du ou de chaque paquet sécurisé par application d'au moins une protection cryptographique au ou à chaque paquet d'encapsulation.

[0010] Le procédé de transmission selon l'invention comporte également les caractéristiques suivantes, prises séparément ou en combinaison :

• l'étape d'encapsulation comprend en outre une étape d'anonymisation du ou de chaque paquet sécurisé, comprenant un ajustement de la longueur du ou de chaque paquet sécurisé (P_sec) à une longueur prédéfinie,
• le procédé de transmission comprend en outre, lors d'une transmission d'au moins une trame d'une couche de liaison de données du réseau de départ vers le réseau de destination au travers du réseau de transit, avant ladite étape d'encapsulation :
  • une comparaison d'une taille de la trame à une taille maximale prédéfinie,
  • si la taille de la trame est supérieure à la taille maximale prédéfinie, une fragmentation de la trame en au moins deux fragments de trame, la taille de chaque fragment de trame étant inférieure ou égale à la taille maximale prédéfinie,
• le procédé de transmission comprend en outre la génération d'au moins un champ de fin, le ou chaque paquet d'encapsulation comprenant au moins le ou un des entête(s) d'encapsulation de sécurité, la trame ou un fragment de la trame et le ou un des champ(s) de fin,
• le ou chaque champ de fin comprend des données de bourrage, la longueur des données de bourrage étant choisie de telle sorte que la longueur du ou de chaque paquet sécurisé soit égale à ladite longueur prédéfinie,
• le procédé de transmission comprend en outre, lors d'une transmission d'au moins un paquet sécurisé du réseau de transit vers le réseau de destination, au moins une étape de réception du ou de chaque paquet sécurisé, et une étape de transmission desdites données audit réseau de destination, la ou chaque étape de réception comprenant :
  • une vérification cryptographique du paquet d'encapsulation compris dans ledit paquet sécurisé,
  • une extraction de la trame ou du fragment de trame compris dans ledit paquet d'encapsulation,
• le procédé de transmission comprend, si au moins deux paquets d'encapsulation comprennent un fragment de ladite trame, un assemblage des fragments de la trame compris dans les paquets d'encapsulation, avant l'étape de transmission desdites données audit réseau de destination,
  • ladite trame est une trame Ethernet, et
  • ledit paquet sécurisé comprend un paquet sécurisé selon un protocole IPsec.

[0011] L'invention a également pour objet un dispositif de transmission de données sur un canal de communication entre au moins un réseau de départ et un réseau de destination à travers un réseau de transit d'un niveau de sécurité différent des réseaux de départ et de destination, comprenant :

• des moyens d'encapsulation, aptes à encapsuler une trame d'une couche de liaison de données, comprenant au moins un entête et une charge utile, dans au moins un paquet d'une couche de réseau compatible avec le réseau de transit, et
• des moyens pour transmettre le ou chaque paquet vers le réseau de destination à travers le réseau de transit,
  le dispositif étant caractérisé en ce que le ou chaque paquet est un paquet sécurisé et en ce que lesdits moyens d'encapsulation comprennent :
  • des moyens pour générer au moins un entête d'encapsulation de sécurité,
  • des moyens pour former au moins un paquet d'encapsulation comprenant au moins le ou un des entête(s) d'encapsulation de sécurité et ladite trame ou un fragment de ladite trame,
  • des moyens pour former le ou chaque paquet sécurisé par application d'au moins une protection cryptographique au ou à chaque paquet d'encapsulation.

[0012] L'invention sera davantage comprise au regard d'exemples de réalisation de l'invention qui vont maintenant être décrits en faisant référence aux figures annexées parmi lesquelles :

• la figure 1 est un schéma illustrant l'architecture globale de réseaux adaptés à la mise en oeuvre du procédé selon l'invention ;
• la figure 2 est un schéma d'un dispositif de transmission selon un mode de réalisation de l'invention ;
• la figure 3 est un schéma synoptique illustrant des étapes du procédé selon un mode de réalisation de l'invention, mises en oeuvre par le dispositif de transmission de la figure 2 ;
• la figure 4 est un schéma illustrant la structure d'un paquet sécurisé tel qu'émis par le dispositif de transmission de la figure 2 ; et
• la figure 5 est un schéma synoptique illustrant d'autres étapes du procédé selon un mode de réalisation de l'invention, mises en oeuvre par un dispositif de transmission tel que représenté sur la figure 2.

[0013] On a représenté sur la figure 1 l'architecture globale de réseaux adaptés à la mise en oeuvre du procédé selon un mode de réalisation de l'invention.

[0014] Deux réseaux de télécommunication sécurisés N1 et N3, appelés par la suite respectivement réseaux de départ et de destination, sont aptes à communiquer à travers un réseau N2 de transit, de niveau de sécurité plus faible que les réseaux sécurisés N1 et N3.

[0015] Les réseaux sécurisés N1 et N3 sont par exemple des réseaux internes d'entreprise, c'est-à-dire des réseaux locaux, comprenant chacun plusieurs équipements informatiques. Au sein de chacun de ces réseaux, ces équipements sont aptes à s'échanger des données de manière sécurisée, selon un protocole de réseau local de la couche 2 de liaison du modèle OSI, par exemple selon le protocole Ethernet.

[0016] Le réseau N2 de transit est un réseau routé de niveau de sécurité plus faible que les réseaux sécurisés N1 et N3, par exemple un réseau public tel qu'internet, sur lequel les données transitent selon un protocole de la couche réseau 3 du modèle OSI, par exemple selon le protocole IP.

[0017] On considèrera par la suite que les réseaux sécurisés N1 et N3 sont des réseaux Ethernet, et que le réseau N2 de transit est un réseau IP.

[0018] Le réseau N1 de départ comprend au moins un terminal émetteur 3 et un dispositif 5 de sécurisation, relié par une liaison 7 filaire ou sans fil au terminal émetteur 3.

[0019] Le terminal émetteur 3, par exemple un ordinateur, est apte à échanger des données avec le réseau N1 de départ, et en particulier avec le dispositif 5 de transmission, avec le réseau N2 de transit, et avec le réseau N3 de destination, par l'intermédiaire du dispositif 5 de transmission de données. Le terminal émetteur 3 comprend notamment une carte réseau, apte à échanger des données avec le réseau N1 de départ, en particulier avec le dispositif 5 de transmission, et avec le réseau N2 de transit.

[0020] Le dispositif 5 de transmission de données est en coupure entre le réseau N1 de départ et le réseau N2 de transit, de telle sorte que toutes les données échangées entre le terminal émetteur 3 et le réseau N2 de transit passent obligatoirement par le dispositif 5.

[0021] Le dispositif 5 de transmission est apte à encapsuler une trame d'une couche de liaison de données du réseau N1 de départ, comprenant au moins un entête et une charge utile, dans au moins un paquet sécurisé d'une couche de réseau compatible avec le réseau N2 de transit, et à transmettre ce ou ces paquet(s) sécurisés vers le réseau N3 de destination à travers le réseau N2 de transit.

[0022] Ce dispositif 5 de transmission sera décrit plus en détail en référence à la figure 2.

[0023] Le réseau N3 de destination comprend au moins un terminal récepteur 9 et un dispositif 11 de sécurisation, relié par une liaison 13 filaire ou sans fil au terminal récepteur 9.

[0024] Le terminal récepteur 9, par exemple un ordinateur, est apte à échanger des données avec le réseau N3 de destination, et en particulier avec le dispositif 11 de transmission, avec le réseau N2 de transit, et avec le réseau N1 de départ, par l'intermédiaire du dispositif 11 de transmission. Le terminal récepteur 9 comprend notamment une carte réseau, apte à échanger des données avec le réseau N3 de destination, en particulier avec le dispositif 11 de transmission, et avec le réseau N2 de transit.

[0025] Le dispositif 11 de transmission est installé en coupure entre le réseau N2 de transit et le réseau N3 de destination. Il est de structure et de fonctionnement identique au dispositif 5 de transmission du réseau N1 de départ.

[0026] Le réseau N2 de transit comprend notamment plusieurs routeurs R₁, R₂, R₃, R_n, interconnectés par un maillage de liens 13, qui sont par exemple des liens filaires ou des liens radios. Par ailleurs, au moins un routeur R₁ est relié au dispositif 5 de transmission du réseau N1 de départ, et au moins un routeur R_n est relié au dispositif 11 de transmission du réseau N3 de destination.

[0027] De manière connue, les routeurs R₁, R₂, R₃, R_n sont aptes à faire transiter des données entre les dispositifs 5, 11 de transmission des réseaux N1, N3 de départ et de destination.

[0028] La figure 2 illustre, de manière simplifiée, l'architecture d'un dispositif 5 de transmission, placé en coupure entre le terminal émetteur 3 et le routeur R₁ du réseau N2 de transit, tous deux représentés de manière schématique.

[0029] Le dispositif 5 de transmission comporte un premier module 20 d'analyse, un module 22 d'encapsulation et de protection, et un module 24 de fragmentation, ainsi qu'un module 26 de vérification cryptographique, un module 28 de désencapsulation et un module 30 de réassemblage.

[0030] Le dispositif 5 comporte une première entrée 5a reliée au terminal émetteur 3 par le lien 7, une deuxième entrée 5b reliée au routeur R₁, une première et une deuxième sorties 5c et 5d reliées au terminal émetteur 3 par le lien 7, et une troisième sortie 5e reliée au routeur R₁.

[0031] Le module 20 d'analyse comprend une entrée 20a, connectée à la première entrée 5a du dispositif 5, et une première et une deuxième sorties 20b, 20c.

[0032] Le module 24 de fragmentation comprend une entrée 24a, connectée à la deuxième sortie 20c du module 20 d'analyse, et une sortie 24b.

[0033] Le module 22 d'encapsulation et de sécurisation comprend une première entrée 22a, connectée à la première sortie 20b du module 20 d'analyse, une deuxième entrée 22b, connectée à la sortie 24b du module de fragmentation, et une sortie 22c, connectée à la troisième sortie 5e du dispositif 5.

[0034] Le module 26 de vérification cryptographique comprend une entrée 26a, connectée à la deuxième entrée 5b du dispositif 5, et une sortie 26b.

[0035] Le module 28 de désencapsulation comprend une entrée 28a, connectée à la sortie 26b du module 26 de vérification cryptographique, une première sortie 28b, connectée à la deuxième sortie 5d du dispositif 5, et une deuxième sortie 28c.

[0036] Le module 30 de réassemblage comprend une entrée 30a, connectée à la deuxième sortie 28c du module 28 de désencapsulation, et une sortie 30b, connectée à la première sortie 5c du dispositif 5.

[0037] Le module 20 d'analyse est propre à recevoir une trame d'une couche de liaison du réseau N1 émise par le terminal émetteur 3, à analyser cette trame pour déterminer si une fragmentation de cette trame est nécessaire avant sa transmission sur le réseau N2 de transit. Le module 20 d'analyse est également propre à transmettre cette trame au module 24 de fragmentation si une fragmentation est nécessaire, ou au module 22 d'encapsulation et de sécurisation dans le cas contraire.

[0038] Le module 24 de fragmentation comprend des moyens pour fragmenter une trame reçue du module 20 d'analyse en autant de portions de trame que nécessaire, et à former à partir de chacune des ces portions un fragment de trame, comprenant une des portions de trame issues de la fragmentation, et un champ indiquant la position de cette portion dans la trame d'origine et permettant d'identifier cette trame d'origine. Le module 24 de fragmentation est également apte à transmettre les fragments de trame ainsi formés au module 22 d'encapsulation et de sécurisation.

[0039] Le module 22 d'encapsulation et de sécurisation est apte à encapsuler chaque trame ou fragment de trame qu'il reçoit dans un paquet sécurisé de niveau 3. En particulier, le module 22 d'encapsulation est apte à générer au moins un entête d'encapsulation de sécurité, à former au moins un paquet d'encapsulation comprenant au moins un entête d'encapsulation de sécurité, la trame ou une fragment de la trame et un champ de fin, à appliquer au moins une protection cryptographique à chaque paquet d'encapsulation, formant ainsi au moins un paquet sécurisé.

[0040] Le module 22 d'encapsulation et de sécurisation est par ailleurs apte à transmettre le ou les paquet(s) sécurisé(s) ainsi formé(s) à travers le réseau N2 de transit, à destination du dispositif 11 de transmission.

[0041] Le module 26 de vérification cryptographique est apte à recevoir des paquets sécurisés de données ayant transité à travers le réseau N2 de transit, à analyser ces paquets pour vérifier leur authenticité et leur intégrité, et à déchiffrer les parties de ces paquets ayant éventuellement fait l'objet d'un chiffrement.

[0042] Le module 28 de désencapsulation comprend des moyens pour extraire d'un paquet sécurisé une trame ou un fragment de trame contenu dans ce paquet, par désencapsulation de ce paquet, c'est-à-dire par suppression d'un entête et d'un champ de fin préalablement ajoutés à cette trame ou à ce fragment de trame. Le module 28 de désencapsulation est par ailleurs propre à analyser les données issues de la désencapsulation, pour déterminer s'il s'agit d'une trame entière ou d'un fragment de trame, à transmettre les trames entières sur le réseau N1, vers le terminal de destination de ces trames, et les fragments de trame au module 30 de réassemblage.

[0043] Le module 30 de réassemblage comprend des moyens pour reformer, à partir d'au moins deux fragments de trame reçus du module 28 de désencapsulation, la trame à partir de laquelle ces fragments ont été générés, et pour transmettre cette trame reconstituée sur le réseau N1, vers le terminal de destination de cette trame.

[0044] Le dispositif 5 de transmission est préférablement installé dans un espace contrôlé, par exemple dans une enceinte du réseau N1, afin de protéger physiquement ses entrées et sorties contre des attaquants potentiels. Le dispositif 5 de transmission est par exemple physiquement blindé, notamment pour éviter les attaques par canaux auxiliaires, via notamment l'analyse du courant électrique consommé par ce dispositif ou le rayonnement électromagnétique émis par ce dispositif.

[0045] On a représenté sur la figure 3 les étapes mises en oeuvre par le dispositif 5 de transmission lorsqu'il reçoit des données émises par le terminal émetteur 3 à destination du terminal récepteur 9, ces données étant émises suivant un protocole de la couche de liaison du modèle OSI, dans le cas présent sous la forme de trames Ethernet.

[0046] Chacune de ces trames comprend un entête Ethernet, une charge utile CU et un champ de fin. L'entête comprend notamment l'adresse MAC de la source de la trame, c'est-à-dire de la carte Ethernet du terminal émetteur 3, l'adresse MAC du destinataire de la trame, c'est-à-dire de la carte Ethernet du terminal récepteur 9, et un champ « Type » indiquant le type de protocole utilisé. La charge utile, de taille comprise entre 46 et 1500 octets, correspond aux données effectivement véhiculées par la trame, et comprend donc les données ou une partie des données émises par le terminal émetteur 3 à destination du terminal récepteur 9. Le champ de fin est un champ de contrôle FCS (pour « Frame Check Sequence », c'est-à-dire séquence de contrôle de trame). Il s'agit d'un code de détection d'erreurs, permettant au récepteur de la trame de détecter certaines erreurs apparues lors de la transmission de la trame.

[0047] La charge utile d'une trame Ethernet ayant une taille maximale limitée à 1500 octets, les données émises par le terminal émetteur 3 à destination du terminal récepteur 9 sont généralement transmises sous la forme d'une pluralité de trames.

[0048] La figure 3 illustre les étapes du procédé de transmission selon l'invention mises en oeuvre par le dispositif 5 de transmission, lors de la transmission de chacune de ces trames.

[0049] De telles trames ne peuvent être transmises à travers le réseau N2 de transit, car elles ne sont pas adaptées à une transmission sur un réseau IP, ne comprenant aucune information de niveau 3 du modèle OSI. De plus, ces trames ne sont nullement protégées, de telle sorte que la transmission de ces trames telles quelles à travers le réseau N2 de transit permettrait à un attaquant placé sur ce réseau N2 de transit d'accéder à toutes les données transmises et d'attaquer le réseau N1 et/ou le réseau N3.

[0050] Chaque trame TR émise par le terminal émetteur 3 est reçue par le module 20 d'analyse du dispositif 5 de transmission. Dans une étape 40, le module 20 d'analyse analyse la trame TR pour déterminer si la taille de cette trame autorise la transmission de cette trame, après sécurisation par le procédé selon l'invention, sur le réseau N2 de transit.

[0051] On définit en effet sur tout réseau tel qu'un réseau IP ou un réseau Ethernet une taille maximale autorisée par le protocole de ce réseau, appelée PMTU, pour « Path Maximum Transmission Unit ». Dans le cas d'un réseau IP, cette taille maximale correspond au nombre maximal d'octets de l'ensemble constitué de l'en-tête IP et des données IP transmises par ce paquet. Dans le cas d'un réseau de niveau inférieur, par exemple un réseau Ethernet, cette taille maximale correspond au nombre maximal d'octets de la charge utile, par défaut 1500 s'il s'agit d'une trame Ethernet.

[0052] Comme il sera décrit par la suite, la transmission d'une trame TR depuis le réseau N1 vers le réseau N2 de transit comprend une encapsulation de cette trame dans un paquet IP sécurisé d'encapsulation. Ainsi, le paquet IP transmis par le dispositif 5 de transmission à travers le réseau N2 de transit a une taille plus importante que la trame TR d'origine, émise par le terminal émetteur 3, de telle sorte que la taille de ce paquet IP pourrait être supérieure à la valeur PMTU du réseau N2 de transit, empêchant une transmission de ce paquet IP sur ce réseau N2.

[0053] Lors de l'étape 40, le module 20 d'analyse compare la taille T_TR de la trame TR à la taille maximale T_max que cette trame pourrait avoir sans que le paquet IP obtenu par encapsulation de cette trame Ethernet dépasse la valeur PMTU du réseau N2. Cette taille maximale T_max est ainsi égale à la valeur PMTU du réseau N2 moins le nombre d'octets ajoutés à cette trame lors de son encapsulation dans un paquet IP.

[0054] Si la taille T_TR de la trame TR est supérieure à cette taille maximale T_max, elle est transmise par le module 20 d'analyse au module 24 de fragmentation. Si la taille T_TR de la trame TR est inférieure ou égale à cette taille maximale T_max, elle est transmise par le module 20 d'analyse au module 22 d'encapsulation et de protection.

[0055] Lors d'une étape 42, mise en oeuvre uniquement si la trame TR est transmise au module 24 de fragmentation, la trame TR est fragmentée par le module 24 de fragmentation en au moins deux portions, chacune de ces portions étant de taille inférieure ou égale à une deuxième taille maximale

prédéfinie, et la trame TR d'origine pouvant être reconstituée par concaténation de ces portions.

[0056] Puis, le module 24 de fragmentation génère, à partir des N portions crées, N fragments de trame FTR, chacun de ces fragments comprenant une portion de la trame TR d'origine et un champ de fragmentation. Ce champ de fragmentation comprend un identifiant de trame, permettant d'identifier de manière unique la trame TR dont est issu la portion de trame, et un identifiant de fragment, indiquant la position de cette portion dans la trame Ethernet, par rapports aux autres portions de la trame issues de cette fragmentation. Ce champ de fragmentation a une taille T_f. La définition d'une deuxième taille maximale

permet ainsi d'assurer que la taille de chaque fragment FTR reste inférieure à la taille maximale T_max, malgré l'ajout du champ de fragmentation à chaque portion de trame.

[0057] Chacun des fragments de trame FTR est ensuite transmis par le module 24 de fragmentation au module 22 d'encapsulation et de protection.

[0058] Lors d'une étape 44, le module 22 d'encapsulation et de protection génère, à partir de la trame TR reçue du module 20 d'analyse ou de chaque fragment FTR de trame reçu du module 22 de fragmentation, un paquet P̂_enc d'encapsulation sécurisé de la couche réseau du modèle OSI, par exemple selon un protocole IPsec en mode Tunnel (pour Internet Protocol Security, i.e. Sécurité du Protocole Internet), notamment selon le protocole ESP (pour Encapsulating Security Payload, ou encapsulation de charge utile sécurisée).

[0059] A cette fin, lors d'une étape 46, le module 22 d'encapsulation et de protection génère un entête E_enc d'encapsulation de sécurité et un premier champ de fin CF_enc, également appelé « trailer », et génère un paquet P_enc d'encapsulation, par concaténation de l'entête E_enc, de la trame TR ou du fragment FTR de trame à encapsuler, et du champ de fin CF_enc.

[0060] L'entête E_enc d'encapsulation de sécurité, appelé également entête de sécurité, est un entête de sécurité de niveau 3 du modèle OSI, par exemple un entête de type ESP.

[0061] L'entête E_enc comprend par exemple un entête IP indiquant une adresse source du paquet, c'est-à-dire l'adresse réseau du dispositif 5 de transmission sur le réseau N2, par exemple son adresse IP, ainsi qu'une adresse de destination du paquet, c'est-à-dire dire l'adresse réseau du dispositif 11 de transmission sur le réseau N2, par exemple son adresse IP.

[0062] Cet entête E_enc comprend en outre un identifiant permettant à un équipement homologue destinataire du paquet, dans le cas présent le dispositif 11, d'identifier la politique de sécurité appliquée au paquet sécurisé et, si tout ou partie de ce paquet fait par la suite l'objet d'un chiffrement, d'identifier la clé permettant au dispositif 11 de le déchiffrer.

[0063] Si l'entête E_enc est un entête de type ESP, cet identifiant est par exemple un champ SPI (pour Security Parameters Index, ou indice de paramètres de sécurité), indiquant l'association de sécurité (SA) utilisée pour la protection du paquet sécurisé P_enc.

[0064] L'entête E_enc comprend également un ou plusieurs champs de sécurité permettant au destinataire, c'est-à-dire au dispositif 11, de contrôler le rejeu des paquets qu'il reçoit, et éviter ainsi qu'un attaquant intercepte certains des paquets pour les renvoyer plus tard. Par exemple, si l'entête E_enc est un entête de type ESP, il comprend un champ SEQ ou « Séquence », contenant le numéro de séquence de l'association de sécurité utilisée, un tel numéro étant incrémenté entre chaque paquet sécurisé.

[0065] Le champ de fin CF_enc comprend notamment des données permettant de rendre anonyme le paquet transmis sur le réseau N2 de transit, en particulier d'ajuster la longueur de ce paquet à une longueur prédéfinie, de telle sorte que tous les paquets émis par le dispositif 5 sur le réseau N2 de transit aient la même longueur.

[0066] Ce champ de fin CF_enc comprend par exemple un champ de fin de type ESP, comprenant des données de bourrage, dont la longueur est choisie de telle sorte que la longueur du paquet sécurisé soit égale à une longueur prédéfinie, un champ « Longueur » ou « Pad length », indiquant la longueur des données de bourrage, et un champ « Next Header», c'est-à-dire « En-tête suivant », indiquant le type de données portées par le paquet d'encapsulation P_enc, par exemple s'il s'agit d'une trame Ethernet entière ou d'un fragment de trame.

[0067] Puis, lors d'une étape 48 de protection cryptographique en confidentialité, le module 22 d'encapsulation et de protection applique une protection cryptographique en confidentialité à une partie du paquet d'encapsulation P_enc comprenant la trame TR ou le fragment de trame FTR encapsulé, et éventuellement le champ de fin CF_enc. Cette protection cryptographique est par exemple un chiffrement, permettant de protéger en confidentialité la trame TR ou le fragment de trame FTR avant sa transmission sur le réseau N2 de transit. La partie du paquet chiffrée peut être déchiffrée par la suite au moyen de la clé identifiée dans l'entête E_enc.

[0068] Lors d'une étape 50 de protection cryptographique en intégrité, le module 22 d'encapsulation et de protection applique une protection cryptographique en intégrité à l'ensemble du paquet d'encapsulation P_enc à l'exception de l'entête IP, voire à l'ensemble du paquet d'encapsulation P_enc. Cette protection a pour but de protéger en intégrité le paquet d'encapsulation P_enc, c'est-à-dire d'éviter une modification de ce paquet par un attaquant placé sur le réseau N2 de transit. Cette protection en intégrité est par exemple une signature ou l'application d'une fonction de hachage.

[0069] Le module 22 d'encapsulation et de protection ajoute alors un champ de fin CF₂ au paquet obtenu, ce champ de fin comprenant un code d'authentification, issu de la protection cryptographique en intégrité, permettant de procéder à l'authentification du paquet et d'en vérifier l'intégrité, lors de la réception de ce paquet par le dispositif 11, après transmission de ce paquet sur le réseau N2 de transit.

[0070] Ce champ de fin CF₂ est par exemple un champ ICV (« Integrity Check Value », c'est-à-dire valeur de contrôle d'intégrité).

[0071] Ainsi, à l'issue de l'étape 50, la trame ou le fragment de trame est encapsulé dans un paquet d'encapsulation protégé, formant un paquet sécurisé P_sec.

[0072] Le paquet sécurisé P_sec est alors transmis dans une étape 54 par le dispositif 5 sur le réseau N2 de transit, à destination du dispositif 11 de transmission.

[0073] La figure 4 illustre de manière schématique la structure du paquet sécurisé P_sec émis sur le réseau N2 de transit, dans un mode particulier de réalisation de l'invention. Dans ce mode de réalisation, la trame TR est une trame Ethernet, le paquet sécurisé P_sec est un paquet IP, obtenu par encapsulation de la trame TR selon le protocole IPsec en mode tunnel ESP.

[0074] Comme précédemment décrit, le paquet sécurisé P_sec comprend, dans cet ordre, l'entête E_enc d'encapsulation de sécurité, des données chiffrées CH comprenant la trame TR et le premier champ de fin CF_enc, et le deuxième champ de fin CF₂.

[0075] L'entête E_enc comprend un entête IP E_IP indiquant les adresses IP source et destination, un champ SPI, indiquant l'association de sécurité (SA) utilisée, et un champ SEQ de contrôle du rejeu.

[0076] La trame TR comprend un entête indiquant l'adresse MAC de la carte réseau du terminal source 3, notée MAC₃, l'adresse MAC de la carte réseau du terminal destinataire 9, notée MAC₉, et le type de protocole utilisé, un champ utile CU comprenant les données à transmettre, et un champ de contrôle FCS.

[0077] Le premier champ de fin CF_enc comprend des données de bourrage Bo, un champ « Longueur » PL indiquant la taille des données de bourrage, et un champ « En-tête suivant » NH, indiquant que le paquet d'encapsulation P_sec comprend une trame entière.

[0078] La trame TR et le premier champ de fin CF_enc sont ainsi présents sous forme chiffrée dans le paquet sécurisé P_sec, la clé permettant le déchiffrement de ces données étant identifiée dans le champ SPI de l'entête E_enc. De plus, les champs SPI et SEQ de l'entête E_enc, la trame TR et le premier champ de fin CF_enc sont protégés en intégrité, le champ de fin de type ICV comprenant des données permettant de vérifier l'intégrité de ces données, lors de leur réception par le dispositif 11.

[0079] Ainsi, lors de la transmission du paquet sécurisé P_sec sur le réseau N2 de transit, ni les adresses MAC de la source et de la destination, ni les données portées par la trame TR ne sont accessibles en clair.

[0080] La figure 5 illustre les étapes du procédé de transmission selon l'invention mises en oeuvre par le dispositif 11 de transmission, lors de la réception d'un paquet sécurisé P_sec comprenant une trame TR ou un fragment de trame FTR, et émis par le dispositif 5 de transmission, après transit de ce paquet sur le réseau N2.

[0081] Dans une étape 60 de vérification cryptographique, le module 26 de vérification cryptographique du dispositif 11 analyse le paquet sécurisé P_sec pour vérifier son authenticité et son intégrité, et déchiffre la trame TR ou le fragment de trame FTR et le premier champ de fin CF_enc, si ceux-ci ont fait l'objet d'un chiffrement.

[0082] A cette fin, dans une étape 62 d'analyse, le module 26 de vérification cryptographique analyse l'entête E_enc du paquet P_enc d'encapsulation, par exemple son champ SPI s'il s'agit d'un entête ESP, et identifie la politique de sécurité appliquée au paquet sécurisé P_sec. Si la trame TR ou le fragment de trame FTR et le premier champ de fin CF_enc sont chiffrés, le module 26 de vérification cryptographique identifie à partir de cet entête E_enc la clé permettant de les déchiffrer. Par ailleurs, si cet entête E_enc comprend un champ de contrôle anti-rejeu, par exemple un numéro de séquence SEQ, le module 26 de vérification cryptographique identifie ce numéro.

[0083] Dans une étape 64, le module 26 de vérification cryptographique vérifie l'authenticité et l'intégrité du paquet sécurisé P_sec. Pour cela, le module 26 de vérification cryptographique compare le code d'authentification, par exemple le champ ICV, du deuxième champ de fin CF₂, au code qui serait obtenu à partir du paquet reçu, cette comparaison permettant de détecter d'éventuelles modifications apportées à ce paquet. Le module 26 de vérification cryptographique compare également le champ de contrôle anti-rejeu de l'entête E_enc à des champs de contrôle issus de paquets préalablement reçus par le dispositif 11. Cette comparaison permet de déterminer si le paquet P_sec a été émis par un adversaire, qui aurait intercepté ce paquet lors de sa transmission initiale. Ainsi, si le champ de contrôle anti-rejeu de l'entête E_enc est inférieur ou égal à un champ de contrôle d'un paquet préalablement reçu, le module 26 de vérification cryptographique rejette ce paquet dans une étape 66.

[0084] Puis, dans une étape 68 de déchiffrement, mise en oeuvre si la trame TR ou le fragment de trame FTR et le premier champ de fin CF_enc sont chiffrés, le module 26 de vérification cryptographique déchiffre ceux-ci au moyen de la clé identifiée dans l'entête E_enc.

[0085] A l'issue de l'étape 60 de vérification cryptographique, le paquet sécurisé déchiffré est ensuite transmis au module 28 de désencapsulation.

[0086] Dans une étape 70 de désencapsulation, le module 28 de désencapsulation extrait du paquet sécurisé déchiffré la trame TR ou le fragment de trame FTR contenu dans ce paquet, par suppression de l'entête E_enc d'encapsulation de sécurité et des champs de fin CF_enc et CF₂.

[0087] Dans une étape 72, le module 28 de désencapsulation analyse les données extraites du paquet sécurisé, pour déterminer s'il s'agit d'une trame entière ou d'un fragment de trame.

[0088] S'il s'agit d'une trame entière TR, le dispositif 11 transmet dans une étape 74 cette trame sur le réseau N3, à destination du terminal récepteur 9, et plus précisément de la carte réseau du terminal récepteur 9 dont l'adresse MAC est indiquée dans l'entête de la trame TR.

[0089] S'il s'agit d'un fragment de trame FTR, le module 28 de désencapsulation transmet dans une étape 76 ce fragment au module 30 de réassemblage.

[0090] Comme précédemment décrit, un fragment de trame FTR comprend un champ de fragmentation et une portion d'une trame TR d'origine. Dans une étape 78 de réassemblage, le module 30 de réassemblage analyse le champ de fragmentation du fragment de trame FTR, et identifie à partir de ce champ la trame TR d'origine dont est issue cette portion de trame, ainsi que la position de cette portion dans la trame d'origine. Le module 30 de réassemblage mémorise cette portion ainsi que sa position dans la trame d'origine jusqu'à ce qu'il ait reçu l'ensemble des portions de trame issues de la fragmentation de la trame d'origine. Le module 30 de réassemblage concatène alors ces portions de trame pour reconstituer cette trame d'origine.

[0091] Puis, dans une étape 80, le dispositif 11 transmet la trame TR reconstituée sur le réseau N3, à destination du terminal récepteur 9, et plus précisément de la carte réseau du terminal récepteur 9 dont l'adresse MAC est indiquée dans l'entête de la trame TR.

[0092] On comprend de la description qui précède comment le procédé et le dispositif de transmission selon l'invention permettent de transmettre de manière sécurisée des données comprises dans une trame d'une couche de liaison de données, entre deux réseaux sécurisés commutés, à travers un réseau routé non sécurisé ou de niveau de sécurité différent des réseaux sécurisés.

[0093] En particulier, l'encapsulation d'une trame d'une couche de liaison de données à transmettre à travers le réseau de transit dans un paquet sécurisé d'une couche réseau, par exemple l'encapsulation d'une trame Ethernet dans un paquet IPsec, permet d'obtenir un paquet pouvant être transmis sur tous types de réseaux, contrairement à la trame d'origine.

[0094] La sécurité des données est notamment assurée par la protection cryptographique en intégrité appliquée au paquet d'encapsulation P_enc et par la protection cryptographique en confidentialité appliquée de préférence à la trame ou au fragment de trame encapsulée et au premier champ de fin CF_enc.

[0095] En effet, la protection cryptographique en intégrité appliquée au paquet d'encapsulation P_enc permet de contrôler, lors de la réception du paquet sécurisé, que ce paquet n'a pas fait l'objet d'une modification lors de son transit sur le réseau N2, et d'empêcher le rejeu de ce paquet. La protection en intégrité appliquée en particulier à l'entête d'encapsulation E_enc permet de se prémunir contre des attaques sur le format d'encapsulation, susceptibles d'empêcher les réseaux N1 et N3 de s'échanger des données.

[0096] En outre, l'application d'une protection cryptographique en confidentialité à la trame ou au fragment de trame encapsulé(e) et au premier champ de fin CF_enc permet de garantir la confidentialité des données échangées et des identités des terminaux émetteur 3 et récepteur 9. En particulier, lorsque le paquet sécurisé P_sec comprend un fragment de trame, le chiffrement du champ de fragmentation permet d'éviter qu'un attaquant perturbe le fonctionnement du dispositif 11 de transmission en interceptant un ou plusieurs paquet(s) sécurisé(s) et en modifiant les valeurs de champ. Une telle modification aurait par exemple pour conséquence d'entraîner un stockage des fragments reçus par le dispositif 11 de transmission afin d'attendre un hypothétique dernier fragment.

[0097] De plus, puisque seules les adresses réseau des dispositifs 5 et 11 de transmission sont indiquées dans l'en-tête du paquet sécurisé, seules ces adresses peuvent être vues sur le réseau N2 de transit. Il n'est donc pas possible, à partir de ce réseau N2, de savoir quels terminaux protégés s'échangent des données.

[0098] L'anonymisation des données transmises est par ailleurs renforcée grâce à l'ajout de données de bourrage Bo dans le paquet d'encapsulation, l'ajout de telles données garantissant que l'ensemble des paquets émis sur le réseau N2 de transit sont de même longueur. Il n'est donc pas possible à un adversaire placé sur le réseau N2 de déterminer quel est le type des données échangées entre les réseaux N1 et N3 par simple analyse de la longueur des paquets échangés.

[0099] En outre, la mise en oeuvre d'un tel procédé est moins coûteuse que celle des procédé selon l'état de la technique, puisqu'elle permet d'exploiter des protocoles existants tels qu'un protocole IPsec.

[0100] Il devra toutefois être compris que les exemples de réalisation présentés ci-dessus ne sont pas limitatifs.

[0101] Notamment, selon d'autres modes de réalisation, le procédé de transmission est mis en oeuvre dans un mode point à multi-point entre plus de deux réseaux sécurisés, à travers plusieurs réseaux de niveaux de sécurité plus faibles, chacun des réseaux sécurisés étant équipé d'au moins un dispositif de transmission selon l'invention.

Revendications

1. Procédé de transmission de données sur un canal de communication entre au moins un réseau (N1) de départ et un réseau (N3) de destination à travers un réseau (N2) de transit d'un niveau de sécurité différent des réseaux de départ (N1) et de destination (N3), comprenant, lors d'une transmission, du réseau (N1) de départ vers le réseau (N3) de destination au travers du réseau (N2) de transit, de données comprises dans au moins une trame (TR) d'une couche de liaison de données, la trame (TR) comprenant au moins un entête et une charge utile (CU) :

- une étape (44) d'encapsulation de la trame (TR) dans au moins un paquet (P_sec) d'une couche de réseau de niveau 3 du modèle OSI, compatible avec le réseau (N2) de transit, et

- une étape (54) de transmission du ou de chaque paquet (P_sec) vers le réseau (N3) de destination à travers le réseau (N2) de transit,
le procédé étant caractérisé en ce que le ou chaque paquet (P_sec) est un paquet sécurisé et en ce que l'étape (44) d'encapsulation comprend les étapes suivantes :

- génération (46) d'au moins un entête (E_enc) d'encapsulation de sécurité,

- formation d'au moins un paquet (P_enc) d'encapsulation comprenant au moins le ou un des entête(s) (E_enc) d'encapsulation de sécurité et ladite trame (TR) ou un fragment (FTR) de ladite trame,

- formation du ou de chaque paquet sécurisé (P_sec) par application (48, 50) d'au moins une protection cryptographique au ou à chaque paquet (P_enc) d'encapsulation.

2. Procédé de transmission selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape (44) d'encapsulation comprend en outre une étape d'anonymisation du ou de chaque paquet sécurisé (P_sec), comprenant un ajustement de la longueur du ou de chaque paquet sécurisé (P_sec) à une longueur prédéfinie.

3. Procédé de transmission selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, lors d'une transmission d'au moins une trame (TR) d'une couche de liaison de données du réseau (N1) de départ vers le réseau (N3) de destination au travers du réseau (N2) de transit, avant ladite étape (44) d'encapsulation :

- une comparaison (40) d'une taille (T_TR) de ladite trame (TR) à une taille maximale prédéfinie (T_max),

- si la taille (T_TR) de ladite trame (TR) est supérieure à ladite taille maximale prédéfinie (T_max), une fragmentation (42) de ladite trame (TR) en au moins deux fragments (FTR) de trame, la taille de chaque fragment (FTR) de trame étant inférieure ou égale à ladite taille maximale prédéfinie (T_max).

4. Procédé de transmission selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre la génération (46) d'au moins un champ de fin (CF_enc), le ou chaque paquet (P_enc) d'encapsulation comprenant au moins ledit ou un desdits entête(s) (E_enc) d'encapsulation de sécurité, ladite trame (TR) ou un fragment (FTR) de ladite trame et le ou un desdits champ(s) de fin (CF_enc).

5. Procédé de transmission selon la revendication 4 prise en combinaison avec la revendication 2, caractérisé en ce que le ou chaque champ de fin (CF_enc) comprend des données (Bo) de bourrage, la longueur desdites données (Bo) de bourrage étant choisie de telle sorte que la longueur du ou de chaque paquet sécurisé (P_sec) soit égale à ladite longueur prédéfinie.

6. Procédé de transmission selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend entre outre, lors d'une transmission d'au moins un paquet sécurisé (P_sec) dudit réseau (N2) de transit vers ledit réseau (N3) de destination, au moins une étape de réception du ou de chaque paquet sécurisé (P_sec), et une étape (74, 80) de transmission desdites données audit réseau (N3) de destination, la ou chaque étape de réception comprenant :

- une vérification (62, 64, 68) cryptographique du paquet (P_enc) d'encapsulation compris dans ledit paquet (P_sec) sécurisé,

- une extraction (70) de la trame (TR) ou du fragment (FTR) de trame compris dans ledit paquet (P_enc) d'encapsulation.

7. Procédé de transmission selon la revendication 6 prise en combinaison avec la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend, si au moins deux paquets (P_enc) d'encapsulation comprennent un fragment (FTR) de ladite trame, un assemblage (78) des fragments (FTR) de la trame compris dans les paquets (P_enc) d'encapsulation, avant l'étape (74, 80) de transmission desdites données audit réseau (N3) de destination.

8. Procédé de transmission selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite trame (TR) est une trame Ethernet.

9. Procédé de transmission selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit paquet sécurisé (P_sec) comprend un paquet sécurisé selon un protocole IPsec.

10. Dispositif (5, 11) de transmission de données sur un canal de communication entre au moins un réseau (N1) de départ et un réseau (N3) de destination à travers un réseau (N2) de transit d'un niveau de sécurité plus faible que les réseaux de départ (N1) et de destination (N3), comprenant :

- des moyens (22) d'encapsulation, aptes à encapsuler une trame (TR) d'une couche de liaison de données, comprenant au moins un entête et une charge utile, dans au moins un paquet (P_sec) d'une couche de réseau compatible avec le réseau (N2) de transit, et

- des moyens pour transmettre le ou chaque paquet (P_sec) vers le réseau (N3) de destination à travers le réseau de transit,
le dispositif étant caractérisé en ce que le ou chaque paquet (P_sec) est un paquet sécurisé et en ce que lesdits moyens (22) d'encapsulation comprennent :

- des moyens pour générer au moins un entête (E_enc) d'encapsulation de sécurité,

- des moyens pour former au moins un paquet (P_enc) d'encapsulation comprenant au moins le ou un des entête(s) (E_enc) d'encapsulation de sécurité et ladite trame (TR) ou un fragment (FTR) de ladite trame,

- des moyens pour former le ou chaque paquet sécurisé (P_sec) par application d'au moins une protection cryptographique au ou à chaque paquet (P_enc) d'encapsulation.

Dessins